DRUCKGIESSVERFAHREN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Druckgiessverfahren unter Verwendung von Metallschmelzen, besonders bevorzugt von Aluminium-, Magnesium- oder Zinkwerkstoffen zur Herstellung von Druckgussteilen.

[0002] Die Herstellung von Druckgussteilen aus leichtmetallischen Schmelzen heraus ist bekannt. Hierzu wird eine Portion Schmelze in eine Giesskammer gefüllt und mittels eines Giesskolbens in eine Formkavität gepresst.

[0003] Es ist nach der DE-C-10064300 bekannt, einen Giesslauf einer Form so auszubilden, dass er einen Pfropfenaufnahmeraum für einen in einer Düse gebildeten und zu entfernenden Materialpfropfen aufweist, wobei der Giesslauf mindestens einen Laufkanal enthält, welche jeweils abschnittsweise als Pfropfenaufnahmeraum ausgebildet sind.

[0004] Die DE-A-4326325 offenbart ein Verfahren zum wahlweisen Entleeren eines metallurgischen Gefässes. Das Gefäss verfügt im Bodenbereich über einen Entleerungsstutzen, in dem ein Teil des Gefässinhaltes zum Erstarren gebracht wird, so dass ein Pfropfen entsteht. Der so verschlossene Entleerungsstutzen lässt sich dadurch öffnen, dass der Pfropfen zum Schmelzen gebracht wird. Hierzu ist dem Entleerungsstutzen eine Induktionsheizung zugeordnet.

[0005] In der EP-A-1201335 ist eine Warmkammer-Giessmaschine offenbart, die einen Giesskolben 5 mit einer Öffnung zur Form beinhaltet und ein Heisskanalsystem aufweist. Ein Pfropfen verschliesst ein zusätzliches Mundstück zwischen Düse und Anguss und soll lediglich einen Rückfluss aus der Form verhindern, was einen separaten Aufnahmeraum erfordert. Es wird ein Pfropfen weitab von der Giesskammer in einem zusätzlichen Mundstück zwischen Anguss und einer beheizten Düse gebildet.

[0006] Die DE-A-10359692 betrifft eine Spritzgiesseinrichtung für Kunststoffe, wobei eine Nadel zusätzlich hinter einem Pfropfen angeordnet ist, die den Pfropfen entfernen soll.

[0007] In der DE-A-3831938 ist hingegen eine Giessvorrichtung mit lediglich einem mechanischen Verschluss des Angusskanals mittels Schliessstange offenbart.

[0008] Die DE-A-10039589 beinhaltet ein vom Spritzaggregat getrenntes, mechanisches Verschliesselement, mit dem eine Düse nach dem Einspritzen vom Schmelzgut verschliessbar ist.

[0009] Eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallgussteilen im Niederdruckbereich gemäss EP-B-1458905 bezweckt eine Verhinderung des Rückflusses von Schmelze aus der Giesskammer mittels gesteuerter Ventile, ähnlich zu einer Giesseinrichtung nach US-A-3800986.

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckgiessverfahren zu entwickeln, bei dem eine formseitige Öffnung einer Giesskammer verschliessbar ist, dies auch durch das zu vergiessende Material selbst, ein Aluminium-, Magnesium- oder Zinkwerkstoff so dass keine mechanisch bewegten Verschlüsse erforderlich sind.

[0011] Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs. Die formseitige Öffnung der Giesskammer zur Form resp. zum Angusskanal wird durch einen Materialverschluss gebildet. Dieser Materialverschluss ist ein Pfropfen, der auch scheibenförmig sein kann und aus zumindest teilerstarrtem Material (Giesswerkstoff) besteht.

[0012] Vor dem nächsten Schuss ist dieser Pfropfen zumindest partiell aufzuschmelzen, wozu die Energie der in die Giesskammer nachgefüllten Schmelze und/oder einer Heizeinrichtung verwendet wird.

[0013] Die Pfropfbildung kann bei einzelnen wie auch bei Mehrfachanschnitten erfolgen. Die Ausbildung von Pfropfen ist auf dem gesamten Weg zum Anschnitt wie auch im Anschnitt selbst möglich. Mehrfachpfropfen bzw. Pfropfen in mehreren Angusskanälen sind ebenfalls möglich.

[0014] Der Giesskolben muss beim aktuellen Schuss vor dem zu bildenden Pfropfen stehen bleiben.

[0015] Es werden keine mechanisch bewegten Verschlusselemente benötigt und es entsteht kein resp. kein substantieller Materialverlust, doch kann das Verschliessen durch mechanisch bewegte oder andere Verschlusselemente, insbesondere unabhängig voneinander wirkende Elemente ergänzt werden.

[0016] Eine Druckgiessmaschine enthält u.a. folgende Funktionsmerkmale:

➢ Die Giesskammer weist mindestens einen Kanal zu einer Form (Formkanal) und einen Anschlusskanal zu einem Schmelzeofen auf.

➢ Formkanäle können am Formeintritt geschlossen werden und der Anschlusskanal kann geschlossen werden.

➢ Formkanäle sind während der Formfüllung offen, der Anschlusskanal ist dabei geschlossen.

➢ Formkanäle sind während der Füllung der Giesskammer geschlossen und der Anschlusskanal ist offen.

➢ Der Verschluss der Kanäle erfolgt thermisch (Pfropfen) oder ggf. mechanisch.

➢ Zwischen Giesskammer und Ventil bleibt der zu giessende Werkstoff flüssig, die Giesskammer ist gekühlt.

[0017] In weiterer Ausbildung sind noch andere Optionen möglich:

1. Schmelzekanal
Zyklisches Kühlen oder Heizen durch aktive oder passive Mittel, z. induktive oder konduktive Heizelemente, Einsätze zur Dämmung u.a.

2. Schmelzeverteilung
Beheizbare und/oder thermisch isolierte Verteiler

3. Dosierung vom Schmelzeofen
Induktive und bevorzugt zyklische Heizung, Steuerung der Schmelzeviskosität, Verwendung hochkonduktiver und druckunempfindlicher Werkstoffe

4. Andocken des Dosierrohres mit beliebigem Winkel zur Achse der Giesskammer

5. Erhöhung der Schmelzefliesslänge oder Reduktion des Einpressdruckes, Verringerung der Prozesstemperatur der Schmelze, vollständige Temperatursteuerung vom Schmelzeofen bis zur Form, kürzere Zykluszeiten.

[0018] Die Erfindung betrifft somit ein Hochdruck-Druckgiessen, jedoch kein Thixogiessverfahren.

[0019] Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und 2 schematisiert Teile einer Druckgiessmaschine.

[0020] Eine nicht vollständig dargestellte Druckgiessmaschine weist eine Giesskammer 1 mit einem Giesskolben 2 auf. Die Giesskammer 1 weist einen Stutzen 3 zum Andocken eines Dosierrohres 5 für ein Dosieren von unten oder alternativ eine Öffnung für ein Dosieren von oben auf. Die Öffnung für ein Dosieren von oben kann aber auch als Gegenloch zur Entlüftung der Giesskammer 1 verwendet werden (Abbau von Gegendruckwellen).

[0021] Eine dem Giesskolben 2 gegenüberliegende stirnseitige Öffnung 7 zu einem Angusskanal der Formkavität einer Form ist vollständig abdichtbar.

[0022] Diese Abdichtung der Öffnung 7 wird durch einen Pfropfen 4 aus dem zu vergiessenden Material erreicht. Gebildet wird dieser Pfropfen durch "überschüssige" Metallschmelze, indem der Giesskolben 2 nach einer Füllung der Giesskammer 1 soweit in Richtung der Öffnung 7 verfahren wird, dass die Formkavität vollständig mit Metallschmelze gefüllt wird und ein Schmelzerest in der Giesskammer 1 vor der Öffnung 7 verbleibt. Dieser Schmelzerest erstarrt zumindest teilweise und bildet so den Pfropfen 4. Nach dem Rückfahren des Giesskolbens 2 und der Füllung der Giesskammer 1 für den nächsten Schuss wird der Pfropfen 4 beim oder vor dem Vorfahren des Giesskolbens 2 mittels einer Heizung 10 zumindest teilweise wieder aufgeschmolzen. Ggf, kann auch die Wärme der Metallschmelze mit genutzt werden. Die Heizung der Schmelze erfolgt wie dargestellt mit einer eingefügten Heizung 10 oder mittels eines Doms resp. Torpedos 11, welches als separates Element im Schmelzekanal 13 angeordnet ist.

[0023] In weiterer Ausbildung kann hierbei die Schmelzezufuhr über ein Dosierventil 12 geregelt sein, wobei die Schmelze auch an der Stirnseite der Giesskammer 1 durch eine Eintrittsöffnung 9 in diese gelangt und durch eine Austrittsöffnung 8 (entsprechend der vorgenannten Öffnung 7) von dieser in die Form gepresst wird und dabei durch den Torpedo 11 aufgeheizt wird.

[0024] Nach der Ausführungsform wird eine Zuleitung (Dosierrohr 5) der Schmelze von einem Ofen nach dem Füllen der Giesskammer 1 und vor dem Füllen der Formkavität durch einen zweiten Pfropfen 4' verschlossen.

[0025] Neben herkömmlichen Werkstoffen kann die Giesskammer 1 auch aus einem voll durchnitrierten und pulvermetallurgisch hergestellten Werkstoff bestehen.

Bezugszeichen

[0026] 

1

Giesskammer

2

Giesskolben

3

Stutzen

4

Pfropfen

4'

Pfropfen

5

Dosierrohr

7

Öffnung

8

Austrittsöffnung

9

Eintrittsöffnung

10

Heizung

11

Torpedo

12

Dosierventil

13

Schmelzekanal

Ansprüche

1. Druckgiessverfahren, insbesondere zur Herstellung von Gussteilen aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium-, Magnesium- oder Zinkwerkstoffen, wobei eine Metallschmelze, insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff in eine Giesskammer (1) einer Druckgiessmaschine dosiert wird und nachfolgend die Schmelzeportion mittels eines Giesskolbens (2) in eine Formkavität gepresst wird und wobei eine Öffnung (7) der Giesskammer (1) zu einem Angusskanal der Formkavität nach jedem Schuss dergestalt wieder dicht verschlossen wird, dass zwischen Giesskolben (2) und Öffnung (7) ein Schmelzerest verbleibt, der während oder nach einem Schuss zumindest teilweise erstarrt und die Öffnung (7) im Sinne eines Pfropfens (4) verschliesst, und dass eine Zuleitung der Schmelze von einem Ofen nach dem Füllen der Giesskammer (1) und vor dem Füllen der Formkavität durch einen zweiten Pfropfen (4) verschlossen wird.

2. Druckgiessverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Giesskolben (2) zur Pfropfenbildung an die Öffnung (7) heranfährt.

3. Druckgiessverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfropfen (4) nach erneuter Befüllung der Giesskammer (2) zumindest teilweise aufgeschmolzen wird.

Claims

1. Die-casting process, in particular for producing cast parts from metallic materials, in particular aluminium, magnesium or zinc materials, wherein a molten metal, in particular of an aluminium material, is metered into a casting chamber (1) of a die-casting machine and a casting plunger (2) is then used to press the portion of molten metal into a mould cavity, and wherein an opening (7) in the casting chamber (1) to a runner of the mould cavity is tightly closed again after each shot in such a way that a residue of molten metal remains between the casting plunger (2) and the opening (7) and, during or after a shot, at least partially solidifies and closes the opening (7) in the sense of a mould plug (4), and that a line for feeding the molten metal from a furnace is closed by a second mould plug (4) after the casting chamber (1) has been filled and before the mould cavity has been filled.

2. Die-casting process according to Claim 1, characterized in that the casting plunger (2) moves toward the opening (7) in order to form the mould plug.

3. Die-casting process according to Claim 1 or 2, characterized in that the mould plug (4) is at least partially melted after the casting chamber (1) has been refilled.

Revendications

1. Procédé de coulée sous pression, en particulier de pièces coulées en matériaux métalliques et notamment en matériaux à base d'aluminium, de magnésium ou de zinc, dans lequel un bain de fusion, notamment d'un matériau à base d'aluminium, est dosé dans une chambre de coulée (1) d'une machine de coulée sous pression, la portion de bain de fusion étant ensuite comprimée dans un cavité de moulage au moyen d'un piston de coulée (2), une ouverture (7) de la chambre de coulée (1) débouchant dans un canal de remplissage de la cavité de moulage étant ensuite refermée après chaque injection de telle sorte qu'il reste entre le piston de coulée (2) et l'ouverture (7) un résidu de bain de fusion qui se solidifie au moins en partie pendant ou après une injection et ferme l'ouverture (7) comme un bouchon (4), un conduit d'amenée de bain de fusion depuis un four étant fermé par un deuxième bouchon (4) après le remplissage de la chambre de coulée (1) et le remplissage de la cavité de moulage.

2. Procédé de coulée sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de coulée (2) avance vers l'ouverture (7) pour former le bouchon.

3. Procédé de coulée sous pression selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'après un nouveau remplissage de la chambre de coulée (1), 1 le bouchon (4) est fondu au moins partiellement.

Zeichnung